一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法

《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》涉及熔模精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法。

隨著航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)推重比增加，渦輪前進(jìn)口溫度以平均每年增加30℃—50℃的速度不斷提高，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件承受的溫度和載荷也不斷增加，對葉片等熱端部件工作溫度和性能提出了更高的要求。采用熔模精密鑄造的方法可以生產(chǎn)出空心渦輪葉片，應(yīng)用氣冷技術(shù)來提高葉片工作溫度，使得葉片可以在高溫合金熔點(diǎn)上溫度工作。但空心渦輪葉片的內(nèi)腔形狀復(fù)雜且空間狹?。ň植吭?毫米以下），熔模鑄造工藝中無法用金屬模具分型，必須在葉片蠟?zāi)Ｖ蓄A(yù)埋陶瓷型芯（以下簡稱“陶芯”）。在澆注成鑄件以后，去除陶芯形成空腔。為保證葉片的壁厚（以及其他尺寸要求，陶芯在蠟?zāi)Ｄ＞咧行柽M(jìn)行定位，傳統(tǒng)的陶芯定位方法是根據(jù)壁厚尺寸采用塑料或蠟料芯撐，用膠水粘在陶芯表面，放在金屬模具型腔中固定。但無論是塑料或蠟料芯撐，均需提前根據(jù)不同壁厚尺寸制造金屬模具，注塑或注蠟形成。這樣芯撐的制造成本很高（包括芯撐模具和注塑、注蠟成本）；且葉片鑄件在澆注后凝固過程中，因各部分結(jié)構(gòu)不同，收縮會不一致，可能部分尺寸會超差。因此，經(jīng)過一輪試驗(yàn)后，根據(jù)實(shí)際鑄件尺寸檢測結(jié)果，需調(diào)整陶芯在蠟?zāi)Ｄ＞咧械奈恢?。而塑料或蠟料芯撐尺寸為一次性加工到位，若需進(jìn)行尺寸調(diào)整，需修改模具重新制造，這樣不僅成本高且效率低下。

圖1：《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖2：《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖3：《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》第二高度定位孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、蠟?zāi)Ｉ夏＞撸?、蠟?zāi)Ｏ履＞撸?、陶瓷型芯，4、蠟?zāi)Ｇ皇遥?、鎖緊螺栓，11、注蠟口，12、寬度定位孔，13、長度定位孔，14、第一高度定位孔，15、螺栓，21、第二高度定位孔， 22、上部分，23、下部分，24、圓柱，25、伸縮彈簧，26、推柱，27、圓錐型螺栓。

2021年8月16日，《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》獲得安徽省第八屆專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B

如圖1—圖3所示，《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》提供一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法，包括蠟?zāi)Ｉ夏＞?、蠟?zāi)Ｏ履＞?、陶瓷型芯3，所述蠟?zāi)Ｉ夏＞?、蠟?zāi)Ｏ履＞?之間形成蠟?zāi)Ｇ皇?，所述陶瓷型芯3安裝在蠟?zāi)Ｇ皇?內(nèi)。蠟?zāi)Ｉ夏＞?包括有注蠟口11、四個(gè)寬度定位孔12、兩個(gè)長度定位孔13、兩個(gè)第一高度定位孔14，四個(gè)寬度定位孔12均勻設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇?左右兩面的兩側(cè)，兩個(gè)長度定位孔13分別設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇?前后兩面的兩側(cè)，兩個(gè)第一高度定位孔14均設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇?上面的一側(cè)。注蠟口11設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇?左面的一側(cè)并貫穿蠟?zāi)Ｇ皇?。四個(gè)寬度定位孔12、兩個(gè)長度定位孔13、兩個(gè)第一高度定位孔14均安裝有一端端面帶有內(nèi)六角的螺栓15，每個(gè)螺栓15另一端的端面均設(shè)置為半球面形狀，每個(gè)螺栓15另一端的端面貫穿蠟?zāi)Ｇ皇?并與陶瓷型芯3接觸，通過螺栓15從而進(jìn)行與陶瓷型芯3接觸從而達(dá)到改變陶瓷型芯3的尺寸。

蠟?zāi)Ｏ履＞?上設(shè)置有四個(gè)第二高度定位孔21，四個(gè)第二高度定位孔21均勻設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇?下面的一側(cè)；四個(gè)第二高度定位孔21均包括相互垂直設(shè)置的上部分22、下部分23，每個(gè)上部分22內(nèi)均設(shè)置有圓柱24，每個(gè)圓柱24的上端的端面均設(shè)置為半球面形狀，圓柱24上套設(shè)有伸縮彈簧25，圓柱24下方固定有推柱26，推柱26下端面設(shè)置為斜面，每個(gè)下部分23內(nèi)均設(shè)置有圓錐型螺栓27，圓錐型螺栓27一端的錐面與推柱26下端面相互切合，每個(gè)圓柱24的上端的端面均貫穿蠟?zāi)Ｇ皇?并與陶瓷型芯3接觸，又因每個(gè)圓錐型螺栓27另一端的端面均設(shè)置有內(nèi)六角螺母，因此當(dāng)對內(nèi)六角螺母進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，在圓錐型螺栓27一端的錐面與推柱26下端面相互切合的情況下，能推動(dòng)圓柱24向上運(yùn)動(dòng)，圓柱24上端的端面能與陶瓷型芯3接觸。

由于其中一個(gè)長度定位孔13、其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇?同一面的寬度定位孔12、四個(gè)第二高度定位孔21的一側(cè)均設(shè)置有鎖緊螺栓5，其中一個(gè)鎖緊螺栓5一端的端面垂直貫穿其中一個(gè)長度定位孔13，所述另兩個(gè)鎖緊螺栓5分別對應(yīng)垂直貫穿其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢?2，剩下的四個(gè)鎖緊螺栓5分別對應(yīng)垂直貫穿四個(gè)第二高度定位孔21。另一方面此裝置還具有如下定位步驟：步驟一：首先打開蠟?zāi)Ｉ夏＞?，將其中一個(gè)長度定位孔13、其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇?同一面的寬度定位孔12內(nèi)的螺栓15旋轉(zhuǎn)至理論要求尺寸，將四個(gè)第二高度定位孔21內(nèi)的圓錐型螺栓27旋轉(zhuǎn)至理論要求尺寸；步驟二：對步驟一中的其中一個(gè)長度定位孔13、其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇?同一面的寬度定位孔12、四個(gè)第二高度定位孔21內(nèi)的圓錐型螺栓27的各自所對應(yīng)的鎖緊螺栓5進(jìn)行固定，不再移動(dòng)；步驟三：放置陶瓷型芯3，再擰動(dòng)并控制另一個(gè)長度定位孔13、另外兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇?同一面的寬度定位孔12的螺栓15，分別將陶瓷型芯3的長度和寬度方向固定；再合上蠟?zāi)Ｉ夏＞?，擰動(dòng)兩個(gè)第一高度定位孔14內(nèi)的螺栓15，用以固定陶瓷型芯3高度方向。后從注蠟口14中注蠟，即可得到一個(gè)完整的含有陶瓷型芯3的蠟?zāi)?；步驟四：在需要調(diào)節(jié)陶瓷型芯3的尺寸要求時(shí)，擰動(dòng)另一個(gè)長度定位孔13、另外兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇?同一面的寬度定位孔12、兩個(gè)第一高度定位孔14內(nèi)的螺栓15，從而對陶瓷型芯3進(jìn)行調(diào)節(jié)。

一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法專利目的

《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》提供一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法，能夠有效的解決上述背景中存在的技術(shù)問題。

一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法技術(shù)方案

《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》包括蠟?zāi)Ｉ夏＞?、蠟?zāi)Ｏ履＞摺⑻沾尚托?，所述蠟?zāi)Ｉ夏＞摺⑾災(zāi)Ｏ履＞咧g形成蠟?zāi)Ｇ皇?，所述陶瓷型芯安裝在蠟?zāi)Ｇ皇覂?nèi)，所述蠟?zāi)Ｉ夏＞甙ㄓ凶⑾灴凇⑺膫€(gè)寬度定位孔、兩個(gè)長度定位孔、兩個(gè)第一高度定位孔，所述四個(gè)寬度定位孔均勻設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇易笥覂擅娴膬蓚?cè)，所述兩個(gè)長度定位孔分別設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇仪昂髢擅娴膬蓚?cè)，所述兩個(gè)第一高度定位孔均設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇疑厦娴囊粋?cè)；所述注蠟口設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇易竺娴囊粋?cè)并貫穿蠟?zāi)Ｇ皇?；所述四個(gè)寬度定位孔、兩個(gè)長度定位孔、兩個(gè)第一高度定位孔內(nèi)均安裝有一端端面帶有內(nèi)六角的螺栓結(jié)構(gòu)，所述每個(gè)螺栓另一端的端面貫穿蠟?zāi)Ｇ皇也⑴c陶瓷型芯接觸；所述蠟?zāi)Ｏ履＞呱显O(shè)置有四個(gè)第二高度定位孔，所述四個(gè)第二高度定位孔均勻設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇蚁旅娴囊粋?cè)；所述四個(gè)第二高度定位孔均包括相互垂直設(shè)置的上部分、下部分；所述其中一個(gè)長度定位孔、其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢?、四個(gè)第二高度定位孔的一側(cè)均設(shè)置有鎖緊螺栓；所述其中一個(gè)鎖緊螺栓一端的端面垂直貫穿其中一個(gè)長度定位孔，所述另兩個(gè)鎖緊螺栓分別對應(yīng)垂直貫穿其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢?，所述剩下的四個(gè)鎖緊螺栓分別對應(yīng)垂直貫穿四個(gè)第二高度定位孔。

優(yōu)選的，所述每個(gè)螺栓另一端的端面均設(shè)置為半球面形狀。優(yōu)選的，所述每個(gè)圓柱的上端的端面均設(shè)置為半球面形狀。優(yōu)選的，所述每個(gè)圓錐型螺栓另一端的端面均設(shè)置有內(nèi)六角螺母。優(yōu)選的，所述每個(gè)上部分內(nèi)均設(shè)置有圓柱，所述圓柱上套設(shè)有伸縮彈簧，所述圓柱下方固定有推柱，所述推柱下端面設(shè)置為斜面，所述每個(gè)下部分內(nèi)均設(shè)置有圓錐型螺栓，所述圓錐型螺栓一端的錐面與推柱下端面相互切合，所述每個(gè)圓柱的上端的端面均貫穿蠟?zāi)Ｇ皇也⑴c陶瓷型芯接觸。另一方面，《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》還包括以下定位步驟：

步驟一：首先打開蠟?zāi)Ｉ夏＞?，將其中一個(gè)長度定位孔、其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢變?nèi)的螺栓旋轉(zhuǎn)至理論要求尺寸，將四個(gè)第二高度定位孔內(nèi)的圓錐型螺栓旋轉(zhuǎn)至理論要求尺寸；

步驟二：對步驟一中的其中一個(gè)長度定位孔、其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢?、四個(gè)第二高度定位孔內(nèi)的圓錐型螺栓的各自所對應(yīng)的鎖緊螺栓進(jìn)行固定，不再移動(dòng)；

步驟三：放置陶瓷型芯，再擰動(dòng)并控制另一個(gè)長度定位孔、另外兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢椎穆菟?，分別將陶瓷型芯的長度和寬度方向固定；再合上蠟?zāi)Ｉ夏＞撸?擰動(dòng)兩個(gè)第一高度定位孔內(nèi)的螺栓，用以固定陶瓷型芯高度方向。后從注蠟口中注蠟，即可得到一個(gè)完整的含有陶瓷型芯的蠟?zāi)＃?

步驟四：在需要調(diào)節(jié)陶瓷型芯的尺寸要求時(shí)，擰動(dòng)另一個(gè)長度定位孔、另外兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢?、兩個(gè)第一高度定位孔內(nèi)的螺栓，從而對陶瓷型芯進(jìn)行調(diào)節(jié)。

一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法改善效果

《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》通過采用新型的調(diào)節(jié)陶瓷型芯在模具中進(jìn)行定位，能夠?qū)崿F(xiàn)陶芯在蠟?zāi)Ｖ虚L、寬、高三個(gè)方向的尺寸調(diào)整，能非常有效的控制航空航天、航天發(fā)動(dòng)機(jī)空心渦輪葉片鑄件的尺寸，不僅提高了渦輪空心葉片鑄件的尺寸精度和產(chǎn)品的合格率，而且大大加快了產(chǎn)品的研發(fā)周期。

1.《一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》包括蠟?zāi)Ｉ夏＞?、蠟?zāi)Ｏ履＞摺⑻沾尚托?，所述蠟?zāi)Ｉ夏＞?、蠟?zāi)Ｏ履＞咧g形成蠟?zāi)Ｇ皇?，所述陶瓷型芯安裝在蠟?zāi)Ｇ皇覂?nèi)，其特征在于：所述蠟?zāi)Ｉ夏＞甙ㄓ凶⑾灴凇⑺膫€(gè)寬度定位孔、兩個(gè)長度定位孔、兩個(gè)第一高度定位孔，所述四個(gè)寬度定位孔均勻設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇易笥覂擅娴膬蓚?cè)，所述兩個(gè)長度定位孔分別設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇仪昂髢擅娴膬蓚?cè)，所述兩個(gè)第一高度定位孔均設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇疑厦娴囊粋?cè)；所述注蠟口設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇易竺娴囊粋?cè)并貫穿蠟?zāi)Ｇ皇遥凰鏊膫€(gè)寬度定位孔、兩個(gè)長度定位孔、兩個(gè)第一高度定位孔內(nèi)均安裝有一端端面帶有內(nèi)六角的螺栓結(jié)構(gòu)，所述每個(gè)螺栓另一端的端面貫穿蠟?zāi)Ｇ皇也⑴c陶瓷型芯接觸；所述蠟?zāi)Ｏ履＞呱显O(shè)置有四個(gè)第二高度定位孔，所述四個(gè)第二高度定位孔均勻設(shè)置在蠟?zāi)Ｇ皇蚁旅娴囊粋?cè)；所述四個(gè)第二高度定位孔均包括相互垂直設(shè)置的上部分、下部分；所述其中一個(gè)長度定位孔、其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢住⑺膫€(gè)第二高度定位孔的一側(cè)均設(shè)置有鎖緊螺栓；所述其中一個(gè)鎖緊螺栓一端的端面垂直貫穿其中一個(gè)長度定位孔，所述另兩個(gè)鎖緊螺栓分別對應(yīng)垂直貫穿其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢祝鍪Ｏ碌乃膫€(gè)鎖緊螺栓分別對應(yīng)垂直貫穿四個(gè)第二高度定位孔；所述每個(gè)上部分內(nèi)均設(shè)置有圓柱，所述圓柱上套設(shè)有伸縮彈簧，所述圓柱下方固定有推柱，所述推柱下端面設(shè)置為斜面，所述每個(gè)下部分內(nèi)均設(shè)置有圓錐型螺栓，所述圓錐型螺栓一端的錐面與推柱下端面相互切合，所述每個(gè)圓柱的上端的端面均貫穿蠟?zāi)Ｇ皇也⑴c陶瓷型芯接觸；所述每個(gè)圓柱的上端的端面均設(shè)置為半球面形狀； 所述每個(gè)圓錐型螺栓另一端的端面均設(shè)置有內(nèi)六角螺母。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具，其特征在于：所述每個(gè)螺栓另一端的端面均設(shè)置為半球面形狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯定位模具的定位方法，其特征在于：還包括以下定位步驟：步驟一：首先打開蠟?zāi)Ｉ夏＞?，將其中一個(gè)長度定位孔、其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢變?nèi)的螺栓旋轉(zhuǎn)至理論要求尺寸，將四個(gè)第二高度定位孔內(nèi)的圓錐型螺栓旋轉(zhuǎn)至理論要求尺寸；步驟二：對步驟一中的其中一個(gè)長度定位孔、其中兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢住⑺膫€(gè)第二高度定位孔內(nèi)的圓錐型螺栓的各自所對應(yīng)的鎖緊螺栓進(jìn)行固定，不再移動(dòng)；步驟三：放置陶瓷型芯，再擰動(dòng)并控制另一個(gè)長度定位孔、另外兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢椎穆菟?，分別將陶瓷型芯的長度和寬度方向固定；再合上蠟?zāi)Ｉ夏＞?，擰動(dòng)兩個(gè)第一高度定位孔內(nèi)的螺栓，用以固定陶瓷型芯高度方向，后從注蠟口中注蠟，即可得到一個(gè)完整的含有陶瓷型芯的蠟?zāi)?；步驟四：在需要調(diào)節(jié)陶瓷型芯的尺寸要求時(shí)，擰動(dòng)另一個(gè)長度定位孔、另外兩個(gè)處于蠟?zāi)Ｇ皇彝幻娴膶挾榷ㄎ豢?、兩個(gè)第一高度定位孔內(nèi)的螺栓，從而對陶瓷型芯進(jìn)行調(diào)節(jié)。

閥門調(diào)節(jié)定位器主要有以下幾種功能：

（1）改善閥的靜態(tài)特性

用閥門定位器后，只要調(diào)節(jié)器輸出氣壓略有改變，經(jīng)過噴嘴一擋板系統(tǒng)及放大器的作用，可使通往調(diào)節(jié)閥膜頭的氣壓有大的變動(dòng)，以克服閥桿的摩擦和消除調(diào)節(jié)閥不平衡力的影響，保證閥門位置按調(diào)節(jié)器發(fā)出的信號正確定位。

（2）改善閥的動(dòng)態(tài)特性

定位器改變了原來閥的一階滯后特性，減小時(shí)間常數(shù)，使之成為比例特性。

（3）改變閥的流量特性

通過改變定位器反饋凸輪的形狀，可改變閥的線性、快開等百分比流量特性。

（4）用于分程控制

一般的過程控制系統(tǒng)是一個(gè)控制器的輸出信號驅(qū)動(dòng)一個(gè)控制閥作全行程的動(dòng)作，而分程控制系統(tǒng)具有控制多閥的功能，每個(gè)控制閥只能在控制器輸出信號的某一區(qū)段范圍內(nèi)作全行程的動(dòng)作，控制器輸出信號區(qū)段的劃分根據(jù)生產(chǎn)工藝要求來確定。分程控制的目的有兩種：一種是擴(kuò)大控制閥的可調(diào)比，提高系統(tǒng)的控制品質(zhì)贈(zèng)加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另一種是滿足工藝操作的某些特殊要求。例如：使兩個(gè)調(diào)節(jié)閥分別在（20-60kPa)及（60~100kPa)的信號范圍內(nèi)完成全行程移動(dòng)。